基因编辑应用于人类生殖领域的思考(2)

　　为基础研究制订路线图关于人类基因组编辑，虽然公众讨论的焦点问题一直是潜在的临床应用，但最直接、而且最激动人心的应用却是基础研究。咨询、监管机构应当为涉及人类细胞，包括种系的基因组编辑研究设置优先权。这应当包括游说世界各地的背景各异的科学家们，他们可能分属于下述各个不同领域的专家：基因编辑技术，基因组学和人类遗传变异，突变类型、频率及其对身体和其他特征的影响，基因表达与调控，表观遗传学，人类胚胎和生殖生物学及临床遗传学。
　　
　　在基础研究中，特别是任何与人类生殖应用相关的领域中，有两个至关重要的问题需要解决。
　　
　　一个问题是脱靶效应。基于计算机的体外实验将需要用来评估靶位点之外引入变化的可能性以及由此产生的后果。若要将此种突变同自然突变（如细胞分裂或环境损害之后的不完善DNA修复）区分开来，也需要利用上述基于计算机的体外实验。
　　
　　如果把基因组编辑应用于培养基中生长良好的细胞，如产生精子的精原干细胞，那么一个编辑的细胞则可以产生数以百万计的其他细胞。通过对这些细胞的细胞亚群基因组进行测序，研究者可以获得脱靶效应的清晰指征。若只有一个或几个细胞是可用的，例如自早期胚胎起即被活检的细胞，那么上述分析则不够可靠。在这种情况下，一个可行的办法是从这些细胞中建立多能细胞系，由此将面临一个关键性的挑战：将脱靶效应从大量自然序列变异中区分出来，这些自然序列变异存在于个体细胞之间和细胞系之间。
　　
　　最近对小鼠和人类细胞系的实验表明，与发生在每一代的自发性突变的数量相比，脱靶效应是无关紧要的。不过，突变发生的位置比突变的数量更加重要。与本质上随机的自发性突变不同，脱靶效应有可能受到核糖核酸（RNA）分子的影响，RNA分子可用来将具切割性的核酸酶引领到基因组的恰当位置。而且到目前为止，大多数基因组编辑研究的实验对象都是基因同质种群，如近交系小鼠。究竟遗传背景的变异对基因组编辑的效率和准确性有何作用，对研究者区分脱靶效应与背景变异的能力又有何影响，我们仍知之甚少。
　　
　　另一个问题是镶嵌现象。如果把基因编辑技术应用于多细胞胚胎，可能只有部分细胞会发生改变，导致出现已编辑和未编辑细胞的遗传嵌合体。即使把基因编辑技术应用于一个单细胞胚胎，核酸酶可能不会切割靶基因的两个副本，或者在变化完成之前细胞可能已经开始分裂。对于基因组编辑的不同应用可能会出现何种级别的镶嵌现象？对此应该如何度量？镶嵌现象可能产生什么影响？找到这些问题的答案十分重要。
　　
　　对于一些研究而言，如追踪细胞命运，镶嵌现象可能并不重要。（一些原样状态细胞只要携带了标记基因，如绿色荧光蛋白基因，研究者就能够识别这些细胞的未来变化。）对于其他研究而言，镶嵌现象可能意味着更多的问题。例如，如果研究目标是要确定一个基因的作用，该基因的表达产物是分泌型的，而分泌产物的总量对于基因功能来说是关键性的，那么未编辑细胞所占比例将对研究结果产生重大影响。
　　
　　争取让社会各界人士积极参与讨论基因组编辑的研究工作，以及研究中对于人类胚胎的使用尽管在国际上，人类胚胎、精子及卵细胞被广泛地应用于各类研究中，包括体外受精及胚胎干细胞的研究，有人仍然认为其在基因组编辑研究中的使用应当被独立看待。重要的是，若要避免镶嵌现象，体外受精所遗留的胚胎不太可能是一个好的模型，因为它们包含了一个以上的细胞；在它们达到或超出8细胞发展阶段之前，它们通常是不用于研究的。另外，大多数胎儿是由一个或几个早期细胞发育而来，而建立者效应会使得对镶嵌现象的功能性结果的预测变得复杂。细胞竞争可能会产生类似的效应。例如，早期分析表明，一个胚胎中即使有80%的细胞被操纵，哪怕这些细胞在分裂率和存活率方面只是略有不同，最终的胎儿被证明包含的编辑细胞所占比例，同未编辑细胞相比要小得多。
　　
　　减少镶嵌现象的效应需要引入基因组编辑工具---核酸酶和向导RNA---在受精之后，或者就在受精发生的时候。如果是这样，那么涉及编辑人类生殖细胞系的工作最终可能仅限于那些法律上允许培养胚胎以专供研究的国家。依据现行法律，研究仅限于以下8个国家：比利时、中国、以色列、日本、新加坡、韩国、英国和美国。而且在美国，上述研究工作只能使用非联邦基金。
　　
　　如果事实证明，人类基因组编辑的主要价值利益来自于基础研究，包括自身不涉及基因组编辑的应用。例如，如何改善生育能力或减少流产率，那么由于国家法律对相关研究工作的限制，可能导致人们无法获得这种利益。
　　
　　设计工具及方法，使得人们可以进行包容性的、有意义的思考英国纳菲尔德生命伦理学理事会以及美国和其他国家的国家研究院等机构已具备条件，可发挥带头作用，以努力确保关于基础研究中人类胚胎使用问题的辩论在地理区域上与涉及人口上具有包容性，同时确保政府决策者了解该辩论情况。这对于一个更加棘手的问题而言也是至关重要的---假设能够确保足够的安全性和有效性，究竟什么样的临床应用是恰当的。
　　
　　“欣克斯顿小组”的成员一致认为涉及基因组编辑的基础研究，包括人类精子、卵子和胚胎，具有重大价值，但是他们也会因为讨论基因编辑在生殖方面的应用而被指控。实际上，如果没有一个特定情况的背景及客观事实，对于编辑人类生殖细胞系的可能的正当合理应用方面，我们发觉很难达成一致。“欣克斯顿小组”考虑了一系列的干预措施：校正可能致命的突变（例如突变导致泰萨克斯病，囊性纤维化和亨廷顿氏舞蹈症），引入预防性变更（敲除CCR5基因，以抵抗艾滋病毒感染）及非医疗强化（如增强肌肉质量）。在所列举的可能的临床应用清单中，关于各项的优缺点方而，我们甚至最终也无法达成一致意见。一些人担心，列举这样一份清单可能会被视为对上述干预措施的默许。